《核电厂控制与保护》课程教学大纲
备注说明：
1．带*内容为必填项。
2．课程简介字数为300-500字；课程大纲以表述清楚教学安排为宜，字数不限。
高廷耀《水污染控制工程》第4版下册课后习题 第十七章城市污水回用 1．城市污水回用的主要途径有哪些？其相应的水质控制指标采用的标准是什么？ 答：（1）城市污水回用的主要途径 ①农、林、牧、渔业用水；②城市杂用水；③工业用水；④环境用水；⑤补充水源水。 （2）相应水质控制指标采用的标准 ①《农田灌溉水质标准》（GB5084—2005）； ②《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18921—2002）； ③《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923—2005）； ④《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921—2002）； ⑤《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）。 2．试论述针对不同的地区特点，宜采用怎样的回用系统更为合理。 答：针对不同的地区特点，宜采用的回用系统如下： （1）对于一栋或几栋建筑物的区域，宜采用建筑中水系统，处理站一般设在裙房或地下室，中水用作冲厕、洗车、道路保洁、绿化等。 （2）对于小区范围内，宜采用小区中水系统，水源来自临近城镇污水处理厂、工业洁净排水、小区内建筑杂排水和雨水等。包括覆盖全区回用的完整系统、供给部分用户使用的部分系统和仅用于地面绿化道路清洁的简易系统。 （3）对于城镇区域，宜采用城市污水回用系统，以城市污水、工业洁净排水为水源，经污水处理厂及深度处理工艺处理后，回用于工业用水、农业用水、城市杂用水、环境用水
和补充水源水等。 3．回用深度处理技术有哪些？如何进行工艺的合理组合？ 答：（1）回用深度处理技术 有混凝沉淀（或混凝气浮）、化学除磷、过滤、消毒等。对回用水水质有更高要求时，可采用活性炭吸附、脱氨、离子交换、微滤、超滤、纳滤、反渗透、臭氧氧化等深度处理技术。 （2）工艺组合 污水回用处理工艺应根据规模、回用水水源的水质、用途及当地的实际情况，经全面的技术经济比较，将各单元处理技术进行合理组合，集成为技术可行、经济合理的处理工艺。 4．回用处理技术与常用污水处理技术的区别有哪些？ 答：回用处理技术与常用污水处理技术的区别如下： （1）回用处理技术是在常用污水处理技术的基础上，融合给水处理技术、工业用水深度处理技术等发展起来的。 （2）处理技术上，常用污水处理技术以达标排放为目的，而回用处理技术则以综合利用为目的，根据不同用途进行处理技术组合，将城市污水净化到相应的回用水水质控制要求。 （3）回用处理技术将各种技术上可行、经济上合理的水处理技术进行综合集成，实现污水的资源化。 5．试分析城市污水回用与工业废水回用在水质指标和回用处理技术上的特点各是什么？
判断题 采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。（√）只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。（√）直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（√） 静差率和机械特性硬度是一回事。（×） 使用PI调节器构成的无静差调速系统稳态精度不受反馈检测装置的影响。 电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压的大小并非仅取决于速度给定的大小。（√） 转速、电流反馈控制无静差可逆调速系统稳态时电力电子装置控制电压的大小取决于电流调节器输入信号的大小。（×） 反馈控制系统的精度只取决于给定的精度。（×） 双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。（×） 对于有环流可逆V-M系统，在一般情况下允许两组晶闸管同时处于整流状态。（×）逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。（×） 可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（√） 双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（×） 与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。（×） α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√） α=β配合工作制的有环流可逆调速系统的正向制动过程中，转速调节器饱和，电流调节器不饱和。（×） 转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。（×） 电压闭环相当于电流变化率闭环。（√） 闭环系统可以改造控制对象。（√） 闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。 V-M系统中平波电抗器的电感量一般按照额定负载时保证电流连续的条件来选择。（×）直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。（√） 直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。（×） 电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。（√）
水污染控制工程第四版(下册)试题及答案 一、名词解释题（每题3分）： 1.水的社会循环：人类社会从各种天然水体中取用大量 水，使用后成为生活污水和工业废水，它们最终流入 天然水体，这样，水在人类社会中构成了一个循环体 系，称为～。 2.生化需氧量：表示在有氧的情况下，由于微生物的活 动，可降解的有机物稳定化所需的氧量 3.化学需氧量：表示利用化学氧化剂氧化有机物所需的 氧量。 4.沉淀:：是固液分离或液液分离的过程，在重力作用 下，依靠悬浮颗粒或液滴与水的密度差进行分离。 5.沉降比：用量筒从接触凝聚区取100mL水样，静置 5min，沉下的矾花所占mL数用百分比表示，称为 沉降比。 6.滤速调节器：是在过滤周期内维持滤速不变的装置。 7.接触凝聚区：在澄清池中，将沉到池底的污泥提升起 来，并使这处于均匀分布的悬浮状态，在池中形成稳 定的泥渣悬浮层，此层中所含悬浮物的浓度约在3～ 10g/L,称为～。 8.化学沉淀法：是往水中投加某种化学药剂，使与水中 的溶解物质发生互换反应，生成难溶于水的盐类，形 成沉渣，从而降低水中溶解物质的含量。 9.分级沉淀：若溶液中有数种离子能与同一种离子生成 沉淀，则可通过溶度积原理来判断生成沉淀的顺序，这叫做分级沉淀。 10.总硬度：水中Ca2+、Mg2+含量的总和，称为总硬 度。 11.电解法：是应用电解的基本原理，使废水中有害物质， 通过电解过程，在阳、阴极上分别发生氧化和还原反 应转化成为无害物质以实现废水净化的方法。 12.滑动面：胶粒在运动时，扩散层中的反离子会脱开 胶粒，这个脱开的界面称为滑动面，一般指吸附层边 界。 13.氧化还原能力：指某种物质失去或取得电子的难易程 度，可以统一用氧化还原电位作为指标。 14.吸附：是一种物质附着在另一种物质表面上的过程， 它可发生在气－液、气－固、液－固两相之间。15.物理吸附：是吸附质与吸附剂之间的分子引力产生的 吸附。16.化学吸附：是吸附质与吸附剂之间由于化学键力发生 了化学作用，使得化学性质改变。 17.平衡浓度：当吸附质在吸附剂表面达到动态平衡时， 即吸附速度与解吸速度相同，吸附质在吸附剂及溶液中的浓度都不再改变，此时吸附质在溶液中的浓度就称为～。 18.半透膜：在溶液中凡是一种或几种成分不能透过，而 其它成分能透过的膜，都叫做半透膜。 19.膜分离法：是把一种特殊的半透膜将溶液隔开，使溶 液中的某种溶质或者溶剂渗透出来，从而达到分离溶质的目的。 20.电渗析：是在直流电场的作用下，利用阴。阳离子交 换膜对溶液中阴阳离子的选择透过性，而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。 21.生物处理：是主利用微生物能很强的分解氧化有机物 的功能，并采取一定的人工措施，创造一种可控制的环境，使微生物大量生长、繁殖，以提高其分解有机物效率的一种废水处理方法。 22.生物呼吸线：表示耗氧随时间累积的曲线。 23.污泥龄：是指每日新增的污泥平均停留在曝气池中的 天数，也就是曝气池全部活性污泥平均更新一次所需的时间，或工作着的活性污泥总量同每日排放的剩余污泥量的比值。 24.氧化沟：是一个具有封闭沟渠的活性污泥曝气池。 25.总充氧量：稳定条件下，单位时间内转移到曝气池的 总氧量。 26.悬浮生长：在活性污泥法中，微生物形成絮状，悬浮 在混合液中不停地与废水混合和接触。 27.生物膜反应器：利用生物膜净化废水的装置。 28.面积负荷率法：即单位面积每日能去除废水中的有机 物等量。 29.自然生物处理法：是利用天然的水体和土壤中的微生 物来净化废水的方法。 30.活性污泥法：是以活性污泥来净化废水的生物处理方 法。 31.活性污泥：充满微生物的絮状泥粒。 32.污泥负荷率：指的是单位活性污泥（微生物）量在单 位时间内所能承受的有机物量。 33.污泥浓度：指曝气池中单位体积混合液所含悬浮固体 的重量，常用MLSS表示。 34.污泥沉降比：指曝气池中混合液沉淀30min后，沉
《电力拖动自动控制系统》参考答案： 第一章 一、填空题： 1.答案：静止可控整流器直流斩波器 2.答案：调速围静差率. 3.答案：恒转矩、恒功率 4.答案：脉冲宽度调制 二、判断题： 答案：1.×、2. √、 三、问答题： 1.答案：生产机械的转速n与其对应的负载转矩T L的关系。1.阻转矩负载特性； 2.位转矩负载特性； 3.转矩随转速变化而改变的负载特性，通风机型、恒功率、转矩与转速成比例； 4.转矩随位置变化的负载特性。 2.答案：放大器的放大系数K p，供电电网电压，参数变化时系统有调节作用。电压负反馈系统实际上只是一个自动调压系统，只有被反馈环包围部分参数变化时有调节作用。 3.答案：U d减少，转速n不变、U d增加。 4.答案：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速围。当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落与理想空载转速之比，称作转差率。静态速降值一定，如果对静差率要求越严，值越小时，允许的调速围就越小。 5.答案：反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。系统能有效地抑制一切被负反馈环所包围的前向通道上的扰动作用。但完全服从给定作用。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。可见，测速发电机的励磁量发生变化时，系统无能为力。 6.答案：采用比例积分调节器的闭环调速系统是无静差调速系统。积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，原因是积分调节器的输出包含了输入偏差量的全部历史。可以实现无静差调速。 四、计算题： 1.答案：开环系统的稳态速降：354.33r/min；满足调速要求所允许的稳态速降：8.33r/min；闭环系统的开环放大系数：41.54 2.答案：42.5N?M， 3.41N?M 3.答案：T=62.92N?M，n=920r/min，cosФ=0.78 4.答案：α=0。时n0=2119r/min, α=30。时n0=1824r/min，α=31.1。，cosФ=0.82，s=0.0395。 5.答案：D=4.44，s=0.048，Δn=5.3r/min。 6.答案：系统允许的稳态速降：3.06r/min，开环放大系数：31.7 7.答案：系统的开环放大系数从4.7变为17.9 8.答案：s=0.86，Δn cl=5.56r/min，K p=27.8，α=0.0067V?min/r。 9.答案：调速围D=10，允许静差率s=10%。 10.答案：允许的静态速降Δn cl=3.06r/min，闭环系统的开环放大系数K=31.7。 第二章 一、填空题： 1.跟随抗扰环ACR 外环ASR 2.典型Ⅰ型典型Ⅱ型
浅析电力拖动自动控制系统 【摘要】电力拖动控制系统是一种较为重要的控制系统，其在工业生产中发挥着很大的作用，随着社会的发展以及科技的推动，这一系统开始趋向于自动化的应用形式。电能在人们的生活中发挥着重要的作用，电器的种类越来越多，现代社会对电力的需求量也越来越大，所以，自动化的电力拖动控制系统，可以更好的满足人类社会对电力的需求。本文分析了电力拖动自动控制系统的设计原理，还介绍了电力拖动自动控制系统的安全防护，希望对相关电力人员有所帮助，使相关企业生产可以更加安全、稳定的进行。 【关键词】电力拖动；系统；自动控制；原理；安全防护 电力拖动系统在工业领域应用极其广泛，伴随着我国科技的发展，工业企业的生产效率越来越高，人类社会对电能的需求量也越来越大。很多工业企业引进了先进的机械设备，提高了企业的生产水平，同时也对电力拖动控制系统提出了更高的要求，所以，电力拖动控制系统的自动化也是企业未来发展的必然趋势。电力拖动自动控制系统是对传统系统的改进与优化，这种系统在运行的过程中，更加安全稳定，而且满足了企业对自动化机械设备生产运行的要求。为了使电力拖动自动控制系统发挥更大的效用，相关人员要研究出更加完善的安全防护措施，这也可以为企业增产以及效益提升做出更大的贡献。 1.电力拖动自动控制系统的设计原理 电力拖动控制系统在工业企业生产中发挥着重要的作用，工作人员在系统运行的过程中，可以更好的掌握电动机的运行状况，还可以通过信息反馈，了解企业生产运行机制的运转情况，比较常见的反馈信息是电流信息。电力拖动控制系统中包含着很多的构件，其中电气设备是生产运行机制中比较重要的系统，其也是企业实现机械自动控制的关键因素。在利用计算机设备，可以在系统运行的过程中，可以直观的从显示器中，了解设备的运行状况，通过计算机等设备的信息反馈，可以有效的实现电力拖动的自动化控制。 实现电力拖动控制系统的自动化运行，需要借助先进的计算机技术，相关工作人员通过计算机信息的反馈，以及企业生产需求的变化，可以有效的制定出不同的控制方案，还可以实现机械运行的自动化生产。在这一过程中，计算机的编程起着至关重要的作用，计算机不但具有强大的计算等功能，还具有操作便捷等特点，所以，工作人员一定要多了解计算机相关知识，这样才能编制出独立的驱动程序，实现多种设备的自动控制。工作人员还要利用计算机操作技术，实现系统的对接测试，这些步骤有利于简化电力拖动自动化控制编程。电力拖动自动控制系统的各项参数可以认为调动，根据不同的要求，技术人员可以更改编程，所以这项工作具有一定的变动性。但是从系统的设计原理来看，电力拖动自动控制系统在调整的过程中，需要遵循一定的设计原则，其主要是利用计算机作为控制中心，而且是通过信号传输完成下达命令以及执行命令这一系列工作。
第10章习题解答 10-1 伺服系统的结构如图所示， 计算三种输入下的系统给定误差：（1）)(121* t m ?=θ；（2）)(12 * t t m ?=θ； （3）*21 (1)1()2 m t t t θ=++?。 解：系统开环传递函数500()(0.11)W s s s = + 系统给定误差 *00*2* 00() ()lim ()lim ()lim 1() ()()(0.11)lim lim 500(0.11)5001(0.11) m sr sr sr t s s m m s s s s e e t sE s W s s s s s s s s s s θθθ→∞→→→→∞===++==+++ + （1）)(121* t m ?= θ，* 1()2m s s θ= 系统给定误差2* 00()(0.11)(0.11) ()lim lim 0(0.11)5002(0.11)500 m sr s s s s s s s e s s s s θ→→++∞===++++ （2）)(12* t t m ?= θ，* 21()2m s s θ= 系统给定误差2* 00()(0.11)0.111 ()lim lim (0.11)5002[(0.11)500]1000 m sr s s s s s s e s s s s θ→→++∞===++++ （3）* 21(1)1()2 m t t t θ=++?，2* 2331111()m s s s s s s s θ++=++= 系统给定误差22* 001 (0.11)()(0.11)()lim lim (0.11)500(0.11)500 m sr s s s s s s s s s e s s s s θ→→++++∞===∞++++ 10-2 直流伺服系统控制对象如图10-8所示，机械传动机构的传动比10j =，驱动装置的放大系数40s K =及滞后时间常数0.001s T s =，直流伺服电机等效参数0.086m T s =，
核电 什么是核能 世界上一切物质都是由原子极成的，原子又是由原子核和它周围的电子极成的。轻原子核的融合和重原子核的分裂都能放出能量，分别称为核聚变能和核裂变能，简称核能。这里所说的核能是指核裂变能。核电厂的燃料是铀。铀是一种重金属元素，天然铀由三种同位素组成：铀-235 含量0.71%，铀-238 含量99.28%，铀-234 含量0.0058%。 铀-235是自然界存在的易于収生裂变的唯一核素。 当一个中子轰击铀-235原子核时，这个原子核能分裂成两个较轻的原子核，同时产生2到3个中子和射线，幵放出能量。如果新产生的中子又打中另一个铀-235原子核，能引起新的裂变。在链式反应中，能量会源源不断地释放出来。 铀－235裂变放出多少能量呢？请记住一个数字，即1千兊铀-235全部裂变放出的能量相当于2700吨标准煤燃烧放出的能量。 核反应堆原理 反应堆是核电站的兲键设计，链式裂变反应就在其中迚行。反应堆种类很多，核电站中使用最多的是压水堆。 压水堆中首先要有核燃料。核燃料是把小指头大的烧结二氧化铀芯块，装到锆合金管中，将三百多根装有芯块的锆合金管组装在一起，成为燃料组件。大多数组件中都有一束控制棒，控制着链式反应的强度和反应的开始与终止。
压水堆以水作为冷却剂在主泵的推动下流过燃料组件，吸收了核裂变产生的热能以后流出反应堆，迚入蒸汽収生器，在那里把热量传给二次侧的水，使它们变成蒸汽送去収电，而主冷却剂本身的温度就降低了。从蒸汽収生器出来的主冷却剂再由主泵送回反应堆去加热。冷却剂的这一循环通道称为一回路，一回路高压由稳压器来维持和调节。 什么是核电站 火力収电站利用煤和石油収电，水力収电站利用水力収电，而核电站是利用原子核内部蕴藏的能量产生电能的新型収电站核电站大体可分为两部分：一部分是利用核能生产蒸汽的核岛、包括反应堆装置和一回路系统；另一部分是利用蒸汽収电的常觃岛，包括汽轮収电机系统。 核电站用的燃料是铀。铀是一种很重的金属。用铀制成的核燃料在一种叫“反应堆”的设备内収生裂变而产生大量热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽収生器内产生蒸汽，蒸汽推动气轮机带着収电机一起旋转，电就源源不断地产生出来，幵通过电网送到四面八方。这就是最普通的压水反应堆核电站的工作原理。 在収达国家，核电已有几十年的収展历史，核电已成为一种成熟的能源。我国的核工业已也已有40多年収展历史，建立了从地质勘察、采矿到元件加工、后处理等相当完整的核燃料循环体系，已建成多种类型的核反应堆幵有多年的安全管理和运行经验，拥有一支专业齐全、技术过硬的队伍。核电站的建设和运行是一项复杂的技术。我国目前已经能够设计、建造和运行自己的核电站。秦山核电站就是由我国自己研究设计建造的。
习题解答（供参考） 习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100 min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解： 10000.02(100.98) 2.04(1) n n s n rpm D s ?= =??=- 系统允许的静态速降为 2.04rpm 。 2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为 0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负 载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？ 解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解： ()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?=
378(0.0230.022)0.1478115N n I R C e r p m ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33 N D n S n s =?-=??-= 2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V ?min/r,求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 N n ?为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 N S 多少？ （3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落 N n ?又为多少? 解：(1) 3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ?=?=?= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =?=+= (3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??= 2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压 * 8.8u U V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数 15S K =、反馈系数γ=0.7。求：（1）输出电压d U ；（2）若把反馈线断开，d U 为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？（3）若 把反馈系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压 * u U 应为多少？ 解：（1） * (1)2158.8(12150.7)12d p s u p s U K K U K K V γ=+=??+??= (2) 8.8215264d U V =??=,开环输出电压是闭环的22倍 (3) * (1)12(12150.35)(215) 4.6u d p s p s U U K K K K V γ=+=?+???= 2.7 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min ，要求系统的静差率5%s ≤，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态 速降是100r/min ，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？ 解： 1） ()s n s n D N N -?=1/ 1015002%/98%N n =??? 15002%/98%10 3.06/min N n r ?=??= 2） () 7.31106.3/1001/=-=-??=cl op n n K
第2章 三、思考题 2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？ 答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略。 2-2 简述直流PWM 变换器电路的基本结构。 答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。 2-3 直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？ 答：脉动直流电压。 2=4 为什么直流PWM 变换器-电动机系统比V-M 系统能够获得更好的动态性能？ 答：直流PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流PWM 变换器的时间常数Ts 等于其IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。因fc 通常为kHz 级，而 f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过20，故直流PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。 2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？ 答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流PWM 变换器的输出。电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。 2-6 直流PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？ 答：为电动机提供续流通道。若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。 2-7 直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？ 答：不是。因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。2=8 泵升电压是怎样产生的？对系统有何影响？如何抑制？ 答：泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时，由于二极管整流器的单向导电性，使得电动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反馈回交流电网，而只能向滤波电容充电，造成电容两端电压升高。泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波电容的容量，或采用泵升电压限制电路。 2-9 在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？ 答：负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于是电枢电流增大，从而使电磁转矩增加，达到与负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。故负载增加，稳态时，电机转速会较增加之前降低。 2-10 静差率和调速范围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。 答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的，）而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。 2-11 调速范围与静态速降和最小静差率之间有何关系？为什么必须同时提才有意义？ 答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。因为若只考虑减小最小静差率，则在一定静态速降下，允许） 允许的最小转差率又大得不能满足要求。因此必须同时提才有意义。 2=12 转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如
一、选择题 1．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是 A ．PID B ．PI C ．P D ．PD 2．静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率 A ．越小 B ．越大 C ．不变 D ．不确定 3．下列异步电动机调速方法属于转差功率消耗型的调速系统是 A ．降电压调速 B ．串级调速 C ．变极调速 D ．变压变频调速 根据能量转换的角度看，把调速系统分为三类 第一类：转差功率消耗型，包括将电压调速，转差离合器调速，转子串电阻调速 第二类：转差功率馈送型，包括串级调速，双馈电动机调速 第三类：转差功率不变型，包括变极调速，变频变压调速 4．可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是 A ．比例控制 B ．积分控制 C ．微分控制 D ．比例微分控制 积分控制可以使系统在无警察的情况下保持恒速运行，实现无静差调速 5．控制系统能够正常运行的首要条件是 A ．抗扰性 B ．稳定性 C ．快速性 D ．准确性 控制系统正常工作，稳定性是首要条件。 6．在定性的分析闭环系统性能时，截止频率ωc 越低,则系统的稳定精度 A ．越高 B ．越低 C ．不变 D ．不确定 截止频率与相角裕度对应，截止频率越高，系统响应变快，但稳定性变差。 7．常用的数字滤波方法不包括 A ．算术平均值滤波 B ．中值滤波 C ．中值平均滤波 D ．几何平均值滤波 8．转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是 A ．ACR B ．A VR C ．ASR D ．A TR 9．双闭环直流调速系统的起动过程中不包括 A ．转速调节阶段 B ．电流上升阶段 C ．恒流升速阶段 D ．电流下降阶段 10．三相全波整流电路的平均整流电压为 A ．20.9cos U α B ．21.17cos U α C ．22.34cos U α D ．21.35cos U α 11．下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是 A ．饱和非线性控制 B ．转速超调 C ．准时间最优控制 D ．饱和线性控制 12．下列交流异步电动机的调速方法中，应用最广的是 A ．降电压调速 B ．变极对数调速 C ．变压变频调速 D ．转子串电阻调速 13．SPWM 技术中，调制波是频率和期望波相同的 A ．正弦波 B ．方波 C ．等腰三角波 D ．锯齿波 14．下列不属于异步电动机动态数学模型特点的是 A ．高阶 B ．低阶 C ．非线性 D ．强耦合 15．在微机数字控制系统的中断服务子程序中中断级别最高的是 A ．故障保护 B ．PWM 生成 C ．电流调节 D ．转速调节 16．比例微分的英文缩写是
第二部分课后习题 第九章污水水质和污水出路 1．简述水质污染指标在水体污染控制、污水处理工程设计中的作用。 答：水质污染指标包括物理性质污染指标，化学性质污染指标和生物性质污染指标，是评价水质污染程度、进行污水处理工程设计、反映污水处理厂处理效果、开展水污染控制的基本依据。 2．分析总固体、溶解性固体、悬浮固体及挥发性固体、固定性固体指标之间的相互关系，画出这些指标的关系图。 答：水中所有残渣的总和称为总固体（TS），总固体包括溶解性固体（DS）和悬浮性固体（SS）。水样经过滤后，滤液蒸干所得的固体即为溶解性固体（DS），滤渣脱水烘干后即是悬浮固体（SS）。固体残渣根据挥发性能可分为挥发性固体（VS）和固定性固体（FS）。将固体在600℃的温度下灼烧，挥发掉的即是挥发性固体（VS），灼烧残渣则是固定性固体（FS）。溶解性固体一般表示盐类的含量，悬浮固体表示水中不溶解的固态物质含量，挥发性固体反映固体的有机成分含量。 关系图：总固体（TS）＝溶解性固体（DS）+悬浮性固体（SS）＝挥发性固体（VS）+固定性固体（FS） 3．生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量指标的含义是什么？分析这些指标之间的联系与区别。
答：（1）生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量指标的含义 ①生化需氧量（BOD）是指水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量称为生化需氧量（以mg／L为单位）。 ②化学需氧量（COD）是用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量（以mg／L为单位）。 ③总有机碳（TOC）包括水样中所有有机污染物的含碳量，也是评价水样中有机污染物的一个综合参数。 ④总需氧量（TOD），有机物中除含有碳外，还含有氧、氮、硫等元素，当有机物全都被氧化时，碳被氧化为二氧化碳，氢、氮及硫则被氧化为水、一氧化氮、二氧化硫等，此时需氧量称为总需氧量（TOD）。 （2）四者之间的联系与区别 这些指标都是用来评价水样中有机污染物的参数。 ①BOD间接反映了水中可生物降解的有机物量，COD不能表示可被微生物氧化的有机物量。TOC、TOD的耗氧过程与BOD的耗氧过程有本质不同，而且由于各种水样中有机物质的成分不同，生化过程差别也大。 ②各种水质之间TOC或TOD与BOD不存在固定关系。在水质条件基本相同的条件下，BOD与TOD或TOC之间存在一定的相关关系。它们之间的相互关系为：TOD＞COD＞BOD20＞BOD5＞OC。 ③BOD反映出微生物氧化有机物、直接地从卫生学角度阐明被污染的程度。COD的优点是快速而比较精确地表示污水中有机物的含量，并且不受水质的影响。 ④污水中存在的还原性无机物（如硫化物）被氧化也需要消耗氧，以COD表示存在一定的误差。
★采用计算机控制电力传动系统的优越性在于：（1）可显著提高系统性能。采用数字给定、数字控制和数字检测，系统精度大大提高可根据控制对象的变化，方便地改变控制器参数，以提高系统抗干扰能力（2）可采用各种控制策略。可变参数PID和PI控制；自适应控制；模糊控制；滑模控制；复合控制。（3）可实现系统监控功能。状态检测；数据处理、存储与显示；越限报警；打印报表等。 ★数字测速方法：1. 旋转编码器：光电转换；增量式旋转编码器； 脉冲数字（P/D）转换方法：（1）M法—脉冲直接计数方法；（2）T 法—脉冲时间计数方法；（3）M/T法—脉冲时间混合计数方法 M法测速：工作原理：由计数器记录PLG发出的脉冲信号；定时器每隔时间T c向CPU发出中断请求INTt；CPU响应中断后，读出计数值M1，并将计数器清零重新计数；根据计数值M 计算出对应的转速值n。 ★计算公式：式中Z为PLG每转输出的脉冲个数； ★M法测速的分辨率： ★M法测速误差率：在上式中，Z 和T c均为常值，因此转速n 正比于脉冲个数。高速时Z大，量化误差较小，随着转速的降低误差增大，转速过低时将小于1，测速装置便不能正常工作。所以，M法测速只适用于高速段。 ★T法测速：工作原理：计数器记录来自CPU的高频脉冲f0；PLG每输出一个脉冲，中断电路向CPU发出一次中断请求；CPU 响应INTn中断，从计数器中读出计数值M2，并立即清零，重新计数。 ★计算公式： ★T法测速的分辨率： ★Ｔ法测速误差率：低速时，编码器相★邻脉冲间隔时间长，测得的高频时钟脉冲个数M2多，所以误差率小，测速精度高，故T法测速适用于低速段。 ★两种测速方法的比较：M法测速在高速段分辨率强；T法测速在低速段分辨率强。因此，可以将两种测速方法相结合，取长补短。既检测T c时间内旋转编码器输出的脉冲个数M1，又检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数M2，用来计算转速，称作M/T法测速。 ★M/T法测速：电路结构 ★工作原理：T0定时器控制采样时间；M1计数器记录PLG脉冲；M2计数器记录时钟脉冲。 ★计算公式：
第一章 1、请简述《电力拖动运动控制系统》课程与《电机学》课程的关系 答：电机学是电力拖动运动控制系统的基础，电力拖动运动控制系统：了解电机的工作原理，研究如何控制电机的启动、稳速、调速和制动等电机学：研究电机的工作原理、设计和制造工艺等 2、请画出运动控制系统及其组成的框图。 答：运动控制系统由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成，其框图如下： 3、请你叙述如何设计一辆电动自行车的思路。 答：由刹车开关、电池电压取样、限流保护、驱动电路、直流有刷电机、霍尔调速手柄等 =====================================================================第二章 1、请写出直流电动机的稳态转速公式，并分析转速与电枢电压的关系。
答：直流电机的稳态转速公式转速n=U-(IR+L*di/dt)/Kφ， I是电枢电流，R是电枢回路的电阻 φ是励磁磁通，k是感应电动势常数 所以从公式可以看出，要想对直流电机进行调速，一般的方法有两种：一种是对励磁磁通φ进行控制的励磁控制法，一种是对电枢电压U进行控制的电枢电压控制法。 2、什么是调速范围和静差率调速范围、静态速降和最小静差率之间有什么关系为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易多了” 3、某一直流调速系统，测得的最高转速特性为=1500 r/min, 最低转速特性 为=150 r/min。电动机额定转速为，带额定负载时的速度速降 = 15r/min，且在转速下额定速降如不变，试问系统能够达到的调速范围D 是多少系统允许的静差率s是多少
第一章 1、请画出运动控制系统及其组成的框图。 答：运动控制系统由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成，其框图如下： 2、如果请你设计一辆电动滑板车，请问这个电动滑板车的构成？ 答：由刹车开关、电池电压取样、限流保护、驱动电路、直流有刷电机、霍尔调速手柄等 ===================================================================== 第二章 1、请写出直流电动机的稳态转速公式，并分析转速与电枢电压的关系。 答：直流电机的稳态转速公式转速n=U-(IR+L*di/dt)/Kφ， I是电枢电流，R是电枢回路的电阻 φ是励磁磁通，k是感应电动势常数 所以从公式可以看出，要想对直流电机进行调速，一般的方法有两种：一种是对励磁磁通φ进行控制的励磁控制法，一种是对电枢电压U进行控制的电枢电压控制法。
2、什么是调速范围和静差率？调速范围、静态速降和最小静差率之间有什么关系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易多了”？ 3、某一直流调速系统，测得的最高转速特性为=1500 r/min, 最低转速特性 为=150 r/min。电动机额定转速为，带额定负载时的速度速降 = 15r/min，且在转速下额定速降如不变，试问系统能够达到的调速范围D 是多少？系统允许的静差率s是多少？ 解： 4、转速单闭环调速系统有那些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速，为什么？如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速，为什么？如果测速发电机的励磁发生了变化，系统还有克服什么干扰的能力？ 答： 1）转速单闭环调速系统有以下三个基本特征 ①只用比例放大器的反馈控制系统，其被被调量仍是有静差的。 ②反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。扰动性能是反馈控制系统 最突出的特征之一。 ③系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。 2）改变给定电压会改变电动机的转速，因为反馈控制系统完全服从给定作用。3）能够改变转速，因为转速和反馈电压比有关。
水污染控制工程作业标准答案 第一章 1．简述水质指标在水体污染控制、污水处理工程设计中的作用。 答：水质污染指标是评价水质污染程度、进行污水处理工程设计、反映污水处理厂处理效果、开展水污染控制的基本依据。 2．分析总固体、溶解性固体、悬浮性固体及挥发性固体指标之间的相互联系答：水中所有残渣的总和称为总固体（TS），总固体包括溶解性固体（DS）和悬浮性固体（SS）。水样经过滤后，滤液蒸干所得的固体即为溶解性固体（DS），滤渣脱水烘干后即是悬浮固体（SS）。固体残渣根据挥发性能可分为挥发性固体（VS）和固定性固体（FS）。将固体在600℃的温度下灼烧，挥发掉的即市是挥发性固体（VS），灼烧残渣则是固定性固体（FS）。溶解性固体一般表示盐类的含量，悬浮固体表示水中不溶解的固态物质含量，挥发性固体反映固体的有机成分含量。 3．生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量指标的含义是什么？分析这些指标之间 的联系与区别。 答：生化需氧量（BOD）：水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量称为生化需氧量。 化学需氧量（COD）：在酸性条件下，用强氧化剂将有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧量。 总有机碳（TOC）：水样中所有有机污染物的含碳量。 总需氧量（TOD）：有机物除碳外，还含有氢、氮、硫等元素，当有机物全都被氧化时，碳被氧化为二氧化碳，氢、氮及硫则被氧化为水、一氧化氮、二氧化
硫等，此时需氧量称为总需氧量。 这些指标都是用来评价水样中有机污染物的参数。生化需氧量间接反映了水中可生物降解的有机物量。化学需氧量不能表示可被微生物氧化的有机物量，此外废水中的还原性无机物也能消耗部分氧。总有机碳和总需氧量的测定都是燃烧化学法，前者测定以碳表示，后者以氧表示。TOC、TOD的耗氧过程与BOD 的耗氧过程有本质不同，而且由于各种水样中有机物质的成分不同，生化过程差别也大。各种水质之间TOC或TOD与BOD不存在固定关系。在水质条件基本相同的条件下，BOD与TOD或TOC之间存在一定的相关关系。 4．水体自净有哪几种类型？氧垂曲线的特点和使用范围是什么？ 答：水体自净从净化机制来看，可分为：物理净化、化学净化和生物净化。 氧垂曲线适用于一维河流和不考虑扩散的情况。 5．试论排放标准、水环境质量指标、环境容量之间的联系。 答：环境容量是水环境质量标准指定的基本依据，水环境质量标准则是排放标准指定的依据。 6．我国现行的排放标准有哪几种？各标准的使用范围及相互关系是什么？答：我国现行的排放标准有浓度标准和总量控制标准。根据地域管理权限又可分为国家排放标准、地方排放标准、行业排放标准。 我国现有的国家标准和地方标准基本上都是浓度标准。 国家标准按照污水排放去向，规定了水污染物最高允许排放浓度，适用于排污单位水污染物的排放管理，以及建设项目的环境影响评价、建设项目环境保护设施设计、竣工验收及其投产后的排放管理。 行业标准：根据部分行业排放废水的特点和治理技术发展水平，国家对部分行业制定了国家行业标准。
电力拖动自动控制系统仿真作业 学号： 姓名： 第二章比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真 参数的设置： 额定电压Un=220，额定电流Idn=55A， 额定转速1000r/min，电动机电动势系数Ce=0.192V·min/r。 装置的放大系数Ks=44，滞后时间常数Ts=0.00167s， 电枢回路总电阻R=1.0欧，电枢回路电磁时间常数Tl=0.00167s， 机电时间常数Tm=0.075s。转速反馈系数a=0.01。 对应额定转速时的给定电压是10v。 PI调节器的值暂定为Kp=0.56,1/τ=11.43，得到比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型如下： 修改控制参数后转速的仿真结果如下：
修改控制参数后的电流仿真结果： 由以上仿真结果图能够看出，系统是一个欠阻尼系统，改变比例积分系数可以得到不同的结果，系统的转速先超调然后逐渐趋于稳定，当电流静差为零时转速基本不变。 无超调的仿真结果图： Kp=0.25,1/τ=3时仿真结果如下：
超调量较大的仿真结果 Kp=0.8,1/τ=15时仿真结果如下： 从以上的仿真结果图能够看出：Kp=0.25，,1/τ=3时没有超调，Kp=0.8，,1/τ=15时超调较大。
第三章转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真电流环的仿真模型如下 电流环的仿真结果如下 此时KT满足KT=0.5，有超调，上升时间比较适中 无超调的仿真结果 此时KT满足KT=0.25，Kp=0.5067,1/τ=16.89
由仿真图可以看出电流环无超调,但上升时间较为缓慢 超调量较大的仿真结果 此时KT满足KT=1.0，Kp=2.027,1/τ=67.567 由仿真图可以看出，电流有超调,但上升时间比较短，在恒流升速阶段，Id略低于Idm，其原因是电流调节系统受到电动机反电动势的扰动，它是一个线性渐增的扰动量，所以系统做不到无静差。 转速环的仿真模型
4电力拖动控制系统基础知识 自动控制系统可以从一些不同的角度来进行分类。一般按系统结构特点分类，大致可分为：开环控制系统、闭环控制系统及复合控制系统。其中，闭环控制系统又分为单环控制系统、双环控制系统等；而复合控制系统是既有主反馈，又有前馈的控制系统。所谓前馈控制是一种按照扰动进行控制的开环控制。因此复合控制系统是开环、闭环结合的系统。 4.1开环控制系统与闭环控制系统的概念 4.1.1开环控制系统 （1）开环控制系统概念 开环控制系统是与闭环控制系统相对而言的。如果在系统中控制信息的流动未形成闭合回路，那么该系统就称之为开环控制系统。 （2）开环控制系统种类 常见的开环控制系统有以下两种： 1）按干扰补偿的前馈控制系统 通过前面对控制的分析可知，稳定被控制量实质上就是在干扰信号出现时，操纵控制量使之对被控量的影响与干扰量对被控量的影响互相抵消以保持被控量不变，这样就产生了利用干扰去克服干扰的控制思路。其原理方框图见图4-1-1。 图4-1-1前馈系统控制图 在这种系统中，由于测量的是干扰量，故只能对可测干扰进行补偿。不可测干扰以及对象、各部件内部参数变化给被控量造成的干扰，系统自身无法控制。因此，控制精度受到了原理上的限制。 2）按给定值操作的开环控制系统
所谓按给定值操作的开环控制系统，就是事先计算出希望的给定量，然后向执行器提供该给定量后就不再管它了，那么这种系统就是所谓的按给定值操作的开环系统。见图4-1-2。 开环控制系统由于没有信息的回馈，控制器就无法知晓控制的效果，因此也就没有纠正偏差的能力。因此这种系统只能用在对控制质量要求不高的场合，或者是在闭环控制中起辅助的控制以减轻反馈控制的负担。 图4-1-2按给定值操作的开环系统 综上所述，开环控制系统的特点是： ①不必对被控量进行测量和反馈，因而结构简单。 ②这种系统需要采用高精度元件保证控制精度。 ③对干扰造成的误差，系统不具有修正能力。 ④系统不存在稳定性问题。 （3）开环调速系统及其存在的问题 在实际应用中，晶闸管-电动机系统和可逆直流脉宽调速系统都是开环调速系统，调节控制电压就可以改变电动机的转速。如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高，这样的开环调速系统都能实现一定范围内的无级调速，可以找到一些用途。但是，在开环系统中，当负载电流增大时，电枢压降也增大，转速只能降下来；许多需要调速的生产机械常常对静差率有一定的要求。例如龙门刨床，由于毛坯表面粗糙不平，加工时负载大小常有波动，但是，为了保证工件的加工精度和加工后的表面光洁度，加工过程中的速度却必须基本稳定，也就是说，静差率不能太大，一般要求，调速范围D=20～40，静差率5％。又如热连轧机，各机架轧辊分别由单独的电动机拖动，钢材在几个机架内连续轧制，要求各机架出口线速度保持严格的比例关系，使被轧金属每秒流量相等，才不致造成钢材拱起或拉断，根据工艺要求，须使调速范围D=3～10时，保证静差率0.2％～0.5％。在这些情况下，开环调速系统往往不能满足要求。在开环系统中，当负载电流增大时，电枢压降也增大，转速只能降下来；闭环系统装有反馈装置，转速稍有降落，反馈电压就会降低，通过比较和放大，提高电力电子装置的输出电压，使系统工作在新的机械特性上，因而转速又有所回升。